Update2024.04.29 (월)
국방·사회안전, 로봇이 책임진다
■ 감시정찰 및 EOD 작업 위한 휴대용 감시정찰로봇
유도무기, 레이더 등 첨단 정밀무기체계 개발 및 생산 종합 방산업체 LIG넥스원이 개발한 PUGV(Portable Unmanned Ground Vehicle)는 개인병사가 운용할 수 있는 휴대용 감시정찰 로봇이다. 이 로봇은 원격통제를 통해 주·야간 감시정찰 임무를 수행할 수 있으며, 야지, 시가지 등에서의 계단 및 복합 장애물 극복이 용이하고 전복 시 자세복귀가 가능해 다양한 운용환경에서 다양한 임무 수행이 가능하다. 모듈화 설계를 통해 특정임무에 맞게 설계된 임무장비로 쉽게 교체 장착할 수 있으며 운용자의 조작 용이성 및 직관적 상황인식을 위한 다중센서 기반의 환경모델링 및 자율복귀·자율주행 기능을 탑재하고 있다.
LIG 넥스원은 100% 자체투자 및 자체 기술개발을 통해 2010년 12월에 약 19kg(임무장비, 배터리 제외)급의 PUGV-01 개발을 완료함으로써 설계개념 확인 및 개선사항을 도출했다. 또한 운용 요구사항의 도출 및 분석을 통해 주·야간 감시정찰기능, 자세복귀, 계단 등의 복합 장애물 극복, 자세 안정화 기능, 운용자 조작용이성 확보 등 주요 요구기능을 확정하고, 다수의 설계검토회와 시험평가를 통해 설계개념을 확인 및 확정했다.
2011년 12월에는 약 13kg(임무장비, 배터리 제외)급의 PUGV-02 개발을 완료했다. PUGV-02는 자율복귀·반자율 주행 및 개선된 임무장비 안정화 기능을 탑재해 감시정찰 기능을 극대화했다.
현재 올해 출시를 목표로 자세 안정화 기능 및 자율복귀·반자율 주행 SW에 대한 안정화 작업을 진행하고 있다.
개발된 로봇은 우리 군의 전력체계로 확정·반영돼 있지 않은 것으로 알려져 있지만, 이미 다양한 형태의 감시정찰로봇이 공항 등의 다양한 분야에서 활용되고 있어 향후 전장 감시 및 수색 정찰을 위해 국내외 군 및 민간의 수요 확대가 예상된다. 특히, 대테러 작전부대, 공항, 항만 등의 국가 중요 시설 등에 바로 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
◇ 현장 임무 중심 설계
LIG넥스원은 개발과정에 있어 기능구현을 위주로 제작돼 있는 국내 유사제품과 달리 처음부터 미국, 이스라엘, 독일 등의 해외 선도제품들과 같이, 실제 운용환경에서 전력화 할 수 있도록 초기설계 방향을 설정했다. 다양한 분야의 전문가로 구성돼 있는 개발인력을 활용해 내충격 설계, 구동메커니즘 설계, 소형화·모듈화 설계, 방수설계 기술을 확보했다. 즉 단순 기능구현 및 시연을 위한 시스템이 아니라 다양한 실제 운용환경에 대응하도록 한 것이다.
최적배치 설계를 통해 다양한 임무장비를 모듈형태로 시스템 내부 탑재할 수 있도록 했고, 소형화 설계 및 무게 감량을 통해 휴대성을 강화했다. 또한 자율복귀·자율주행 기술, 임무장비 자세 안정화 기능 구현을 통해 사용자의 운용 편의성을 향상시켰다. 이는 아직 iRobot社 SUGV 320 시리즈에도 구현이 돼 있지 않은 기술로써 기존 국내 개발된 다른 제품과도 차별성을 갖는다.
PUGV 시리즈는 LIG 넥스원의 100% 자체기술로 연구개발, 제작됐기 때문에 구성품 뿐만 아니라 전체 시스템에 대한 소요군의 요구에 즉각적으로 대응할 수 있는 장점이 있고 신속한 후속지원 및 합리적인 유지비용을 가능케 했다.
◇ 고가의 외산 센서모듈 국산화 시급
다양한 임무 수행이 가능하도록 범용적인 시스템 개발 및 모듈화 설계가 진행됐지만, 수요처 맞춤형 임무장비를 별도로 개발을 해야 하는 부분이 있다. 또한 고가의 외산 센서모듈로 인해 전체 시스템 제작비용이 상승하는 문제가 있다. 따라서 고가의 센서모듈을 국산화하는 것이 시급하다.
PUGV의 적용처는 주로 군이나 경찰 등의 공공분야다. 이에 따라 로봇시장의 창출 및 활성화하기 위해 기업이 자체 투자해 연구개발한 시스템에 대한 정부의 정책적 지원을 필요로 한다. 즉 공공 부분이 적극적으로 나서 시장을 창출해야 할 것으로 보인다.
◇ 주요 소재부품 및 기술
소형감시정찰로봇 ‘PUGV’은 △고효율 감속기 모듈 △저조도 고배율 ZOOM 칼라 카메라, △GPS, LRF 및 IMU 센서 △제어·영상처리 DSP 및 SBC △소형 원거리 통신모듈 등으로 구성돼 있다.
저조도 칼라 카메라, GPS, LRF 등은 국내·외 업체를 통해 공급받아 구성을 하고, 고효율 감속기 모듈, 제어·영상처리 DSP 및 소형 원거리 통신모듈은 자체개발을 통해 확보했다.
적용된 기술로는 △직관적 상황인식 및 주·야간 감시정찰을 위한 다중센서 융합 기술 및 시스템 통합기술 △배치 최적화 설계를 통한 모바일 플랫폼 소형·경량화 설계 및 모듈화 설계기술 △경사 및 계단 등판 등의 복합장애물 극복을 위한 자세복귀 및 구동 메커니즘 설계 기술 △효율적인 조작자 상황인식을 위한 임무장비 자세 안정화 제어 기술 △다중센서를 이용한 지형 및 장애물 인식·위치추정·경로계획·자율복귀 및 반자율 주행제어 기술 등이다.
軍 전력보강·테러작전 수행 수요↑
지능형 로봇, 사회안전 시스템 구축
■ 사회기간시설 파수꾼, 지능형 감시경계로봇 시스템
사회기간시설용 지능형 통합 감시로봇시스템은 삼성테크윈, 다사로봇(현 동부로봇), 마이크로인피니티, 생산기술연구원 등이 컨소시엄을 구성해 개발했다. 이 시스템은 지난 2010년 국가 주요시설인 한국석유공사 서산 석유비축기지에 구축됐으며 카메라, 감시경계로봇, 이동형 정찰로봇, 레이더 등 감시장비의 통합 운영을 통해 주야간 경계지역의 통합 감시경계 임무를 수행한다.
감시경계로봇은 영상기술을 활용해 주·야간 이동물체를 자동으로 탐지하고 정밀 구동을 통해 대상 목표물을 지속적으로 정밀하게 추적한다. 감시경계로봇은 감시모듈, 추적모듈, 무장부로 구분되며 통제시스템과 연계해 로봇을 원격으로 정밀하게 제어할 수 있다.
이동형 정찰로봇은 장착된 카메라 및 센서를 활용해 감지한 경보 상황을 로봇 통제시스템과 연동해 운용한다.
다중 로봇 시스템은 지능형 감시경계로봇, 이동형 정찰로봇, 로봇 통제시스템으로 구성되며 유무선 네트워크 및 환경인프라 구축을 포함한다.
지능형 감시시스템은 주야간 근거리 감시, 화재·누유 감시, 정문 차량 출입감시, 급유차량 관리, 지상감시 레이더, 통제시스템으로 구성되며 인프라 구축을 위한 네트워크, 상황실 등을 포함한다.
통합 통제시스템은 로봇 통제시스템과 지능형 감시시스템을 통합, 운영하는 시스템이다. 서로 다른 특성을 가진 다수의 로봇, 감시, 감지, 추적 장치를 통제 하고 유기적으로 연동하도록 시스템을 구축했다.
이 프로젝트는 △로봇용 핵심부품 및 부품응용 분야와 로봇 솔루션 분야의 조기 사업화 및 국내외 신규시장 개척 △지능형 로봇 ‘world market leader’로서의 입지 마련 △기업 고용창출과 시설투자 촉진을 통한 지능형 로봇시스템의 타당성 확보 등을 위해 추진하게 됐다.
삼성테크윈 및 다수의 중소 참여업체는 시스템 구성 모듈 및 제품의 생산을 담당했으며, 최종 감시경계로봇 시스템 구축은 삼성테크윈이 담당했다.
◇ 사업화·제도개선·표준화 동시 추진
과제 수행을 통해 핵심부품 국산화를 발판으로 다양한 응용 상품화 및 감시경계로봇, 이동형 정찰로봇의 실용화에 성공했다. 하지만 전천후 환경에서 지속적인 운용을 위해서는 환경에 강인한 기술의 추가개발이 필요하며, 수요자 맞춤형 로봇 솔루션을 위한 추가 기술개발이 요구되고 있다. 또한 사회안전시스템 구축을 위해 다양한 감시장비와 인터페이스 기술 등이 발전돼야 한다.
기술개발에 의거한 사업화 추진은 한계가 존재한다. 기술개발 완료 후 상품성 검증을 통해 가격경쟁력 확보까지 상당시일이 소요되지만, 과제 진행 관련 규정에는 이러한 사항이 존재하지 않아 개발기관 자체적인 부담으로 작용하게 된다. 또한 수요기관과의 협조체계 관련해 제도 및 규정이 미비해 해당 이슈마다 직접 풀어야 하는 어려움이 있다.
이에 참여 업체 및 기관 관계자들은 로봇을 사업화 해가면서 제도분야를 개선하고 표준화 하는 작업이 계속돼야 한다는 것에 의견을 같이 하고 있다.
◇ 주요 소재부품 및 기술
개발된 로봇용 핵심부품은 △HD급 지능형 19배 줌 모듈 △지능형 영상처리 보드 △열상카메라 모듈 △ 팬틸트 모듈 △ 고속 디바이스 서버 모듈 △ 로봇용 소형 항법 모듈 등이 있다.
구체적으로 통합통제 시스템에는 지능형 감시카메라, 고정형 감시로봇, 이동 로봇, 지상감시 레이더, 화재누유감시 시스템, 차량 출입통제 시스템, 전원 원격감시·제어시스템 등 각종 보안감시 장치의 입력 영상·상태를 한눈에 파악하고, 원하는 장치를 제어·설정할 수 있는 통합통제 소프트웨어 개발됐다.
디스플레이 시스템에는 통제실 관제용 모니터링 시스템, 최적화 다기능 모니터링 시스템 등이 개발됐다.
주야간 카메라 영상 분배기에는 디지털 입출력, 영상 스위칭, 렌즈 제어, 각종 장치의 통신 기능 등이 개발됐다.
전원 원격 감시 시스템에는 △로컬 장비의 전원부 상태정보를 실시간으로 모니터링, 서버에 송신 기능 △전원 관련 DB 저장 및 장애발생시 운영자에게 해당 장비의 장애상태를 알림 △개별 장비에 대한 전원 공급 상태를 서버의 관리 소프트웨어로 실시간으로 개별 기기 원격 감시 기능 등이 개발됐다.
이외 낙뢰 방지 시스템, 고속 프로토콜 스위치, 실외 이동형 로봇 시스템, 지능형 영상 알고리즘이 개발·적용됐다.
로봇 응용 시스템으로는 이동형 로봇, 감시경계 로봇 시스템이 포함된 다중로봇 시스템과 주야간 근거리 감시, 화재·누유 감시, 정문 출입보안, 지상 레이더 시스템이 포함된 지능형 감시시스템을 통제하기 위한 통합 통제시스템이 구축됐다.
